Režimy přerušení raketoplánu jsou speciální nouzové postupy, které vám umožní zachránit americký raketoplán a jeho posádku v případě selhání kritického vybavení, obvykle během startu lodi . Typickým scénářem nehody je porucha hlavního motoru raketoplánu (SSME) během vzletu. Schopnost odrazit ohrožení života posádky je poměrně malá a existuje jen několik možností akcí, které lze provést pouze v určitých fázích vzletu, stejně jako před nebo po průchodu hustými vrstvami atmosféry. Například raketoplán Columbia havaroval při opětovném vstupu a posádka neměla jak zabránit zničení lodi nebo úniku.
Havárie, ke kterým dojde poté, co raketoplán projde hustými vrstvami atmosféry, jsou pro posádku relativně bezpečné a obvykle nejsou klasifikovány jako přerušené. Například problémy se systémem řízení letu nebo vícenásobné selhání APU mohou znemožnit let na přistávací dráhu a donutit astronauty opustit loď nad oceánem.
Během vzletu je k dispozici pět nouzových režimů. Kromě nich existují také nouzové režimy před spuštěním. Všechny režimy se dělí na dva typy - lehké ( ang. intact abors ), pokud porucha zařízení umožňuje řízený let v atmosféře a těžké ( eng. contingency abors ), s vážnou poruchou zařízení, například dva nebo tři motory najednou . [1] Volba nouzového režimu závisí na závažnosti nouzové situace a dosažitelnosti záložní přistávací dráhy lodí. Nouzové režimy mohou odrazit velké množství nově vznikajících problémů, ale nejočekávanějším je selhání motoru hlavního raketoplánu (SSME), které vede k neschopnosti lodi dosáhnout oběžné dráhy nebo transatlantického letu v závislosti na době nehody. a počet selhaných motorů. Mezi další možné problémy vedoucí k nutnosti přerušení patří vícenásobné selhání pomocné energetické jednotky (APU) , snížení tlaku v kokpitu a úniky z vnější palivové nádrže .
Hlavní trysky raketoplánu lze vypnout, pokud byly spuštěny, zatímco pevné boční posilovače (SRB) ještě nestřílely. Tomu se říká pad abort a stalo se to pětkrát během startu misí STS-41-D , STS-51-F , STS-51 , STS-55 a STS-68 . Pokaždé se tak stalo na příkaz počítače, který zjistil problémy s hlavními motory po jejich spuštění, ale ještě před odpálením posilovačů SRB. Po spuštění již nelze SRB deaktivovat, a proto raketoplán vzlétne, i když selžou hlavní motory.
K dispozici jsou čtyři režimy přerušení světla, z nichž pouze jeden byl uveden do praxe. Světelné režimy jsou navrženy tak, aby úspěšně dosáhly dané přistávací dráhy pro nouzové plavidlo.
Zrušení letu je obvykle iniciováno voláním z letového řídícího střediska příkazem "abort" ("návrat"), za kterým následuje zkratka pro použitý režim (RTLS, TAL, AOA, ATO). Například během letu STS-51-F, po zjištění poruchy v chodu hlavního motoru, řídící středisko vyslalo na palubu: „Challenger Houston, Abort ATO. Abort ATO“ („Houston Challenger, ATO return. ATO return“). Po obdržení takového příkazu ke zrušení přepne velitel lodi přepínač nouzového režimu do polohy ATO a stiskne tlačítko spuštění nouzového režimu. Tím se spustí požadované programy pro systém řízení letu a ten začne automaticky provádět požadované postupy. V případě ztráty komunikace má velitel lodi právo samostatně rozhodnout o nouzovém ukončení letu a jednat samostatně.
Režim TAL lze aktivovat přibližně mezi T+2:30 minut (doba vzletu plus 2 minuty a 30 sekund) a plánovaným vypnutím hlavních motorů (Main Engine Cutoff, MECO), kolem T+8:30 minut. Raketoplán může přistát na předem určených pruzích ve spřátelených zemích Afriky a západní Evropy. Možná místa přistání zahrnují leteckou základnu v Istres ( Francie ); Mezinárodní letiště Banjul v Gambii a letecké základny v Zaragoze a Moronu ( Španělsko ). Před startem raketoplánu se z tohoto seznamu vyberou dva pruhy v závislosti na letovém plánu a začíná příprava vybraných přistávacích zón. Seznam míst pro TAL se v průběhu času měnil: například letecká základna Ben Guerir v Maroku byla vyloučena ze strachu z možného útoku. V minulosti seznam zahrnoval mezinárodní letiště Mallam Aminu Kano , Kano , Nigérie ; Východní ostrov[ upřesnit ] (pro starty ze základny Vandenberg); Rota, Španělsko ; Casablanca , Maroko ; a Dakar , Senegal .
Nouzové přistávací plochy pro loď dále zahrnují Lages , Beja , ( Portugalsko ), Keflavik ( Island ), Shannon International Airport ( Irsko ), Fairford RAF Base ( UK ) [2] , Letiště Kolín-Bonn ( Německo ), letiště Manching u Mnichova ( Německo ), Ankara ( Turecko ), Rijád ( Saúdská Arábie ), Diego Garcia ( Britské indickooceánské území ), Gander International Airport, Gander, Newfoundland ( Kanada ), Mirable Airport, Mirable ( Kanada ). V případě, že se raketoplánu nepodaří při nouzovém návratu dorazit do některého z určených míst, mohl by teoreticky přistát na jakékoli vhodné dráze dlouhé alespoň 3000 m, která je k dispozici na většině velkých civilních letišť (v praxi jde o letiště americké armády by bylo vhodnější z důvodu bezpečnosti a neexistence narušení provozu civilních leteckých služeb).
V případě režimu TAL povede obrovská rychlost startu k tomu, že celková doba od startu z místa Kennedyho vesmírného střediska po přistání v Evropě bude podle jednoho z astronautů „méně než 20 minut“.
Pro nouzové režimy existuje pořadí preference. Kdykoli je to možné, upřednostňuje se použití ATO – toto je nejlepší režim. TAL je preferován v případě, že raketoplán nebyl schopen dosáhnout rychlosti požadované pro ATO. AOA lze použít pouze během velmi krátkého okna mezi TAL a ATO. Režim RTLS poskytuje nejrychlejší návrat ze všech režimů, ale je považován za nejrizikovější. Proto se používá pouze tehdy, když není dostatek času a rychlosti k použití jiných, méně nebezpečných režimů přerušení.
Na rozdíl od všech předchozích amerických pilotovaných kosmických lodí raketoplán nikdy neuskutečnil zkušební let bez posádky. Pro provedení předběžných suborbitálních testů NASA navrhla dokončit první misi v režimu RTLS. Velitel Shuttle Columbia (STS-1) John Young to však odmítl s tím, že „není třeba hrát ruskou ruletu“. [3]
Závažné nouzové režimy jsou navrženy tak, aby zachránily posádku lodi v případě, že by byl raketoplán tak vážně poškozen, že nelze použít světelné režimy. Těžký návrat obvykle vede k přistání na vodě, i když pokud k němu dojde během raných fází vzletu, existuje možnost přistání na východním pobřeží USA. Jedná se o tzv. „East Coast Abort Landing“ (ECAL).
Seznam míst určených pro ECAL zahrnuje: USA – mezinárodní letiště Bangor; Wilmington mezinárodní letiště; Letecká stanice USMC Cherry Point ( Severní Karolína ); NAS Oceana a Aviation Center na asi. Wallops ( Virgínie ); Dover Air Force Base v Delaware ; mezinárodní letiště Atlantic City ( New Jersey ); letiště je. Francis S. Jabraski na Long Islandu , New York ; Otis ANGB v Massachusetts ; Peace International Airport v Portsmouthu ( New Hampshire ); Kanada – Halifax (provincie Nové Skotsko ); Stephenville , St. John's, Gander, Goose Bay Newfoundland .
Pokud se loď nemůže dostat na dráhu, může přistát na vodě nebo jiném vhodném terénu. To může být pro posádku lodi docela nebezpečné. Nicméně pro nouzové režimy ve fázi vzletu, kdy raketoplán nemůže provádět řízené klouzání, je možný nouzový únik kosmické lodi pomocí padáků (viz: #Změny po katastrofě Challengeru ).
Při dvou haváriích raketoplánů, ke kterým došlo, se mimořádné události rozvinuly příliš rychle a nebylo možné je odrazit. V případě Challengeru proud plamene, který prorazil ledové těsnění v těle posilovače na tuhé palivo, propálil jeho uložení, což způsobilo jeho nekontrolovatelné otáčení, proražení vnější palivové nádrže a zapálení paliva v ní. Loď se zhroutila pod vlivem nejsilnějších aerodynamických zatížení při přetržení společného vazu systému. Ke katastrofě raketoplánu Columbia došlo, když loď vstoupila do hustých vrstev atmosféry. I kdyby se posádka pokusila opustit loď touto rychlostí, okamžitě by shořela kvůli teplu generovanému třením o vzduch.
Před katastrofou Challengeru byl během mise STS-51-L velmi omezený počet možných selhání vzletu . Postupy byly vyvinuty pouze pro řešení poruchy jednoho z motorů SSME do 350 sekund po startu. Dva nebo tři selhání hlavních motorů vedly ke ztrátě posádky a lodi (Loss Of Crew and Vehicle, LOCV), protože nebylo možné opustit loď pomocí padáků. Selhání motorů s běžícími posilovači na pevná paliva by mohlo vést k nepřijatelně vysokému zatížení připevnění externí nádrže k lodi, což způsobilo nevyhnutelnou destrukci celého svazku. Z tohoto důvodu nebyl režim RTLS možný. Studie ukázaly, že přistání v oceánu za takových podmínek je smrtelné. V důsledku toho ztráta druhého nebo třetího motoru SSME během režimu RTLS vedla ke ztrátě posádky a lodi.
Od STS-51-L bylo vykonáno mnoho práce na zlepšení pohotovostních schopností. Při dvojité poruše motorů SSME byla posádka zachráněna během celého vzletu a loď mohla přežít a přistát po většinu doby vzletu. Při trojité poruše motorů bylo přežití posádky zajištěno ve většině fází vzletu, i když při trojité poruše hlavních motorů do T + 90 sekund není záruka spásy. Dá se však předpokládat, že i při trojitém selhání SSME bezprostředně po startu by posádka mohla přežít, protože boostery by poskytovaly dostatečný tah pro pokračování ve stoupání, čímž by posádka měla čas opustit loď nebo provést manévr RTLS. Držáky spojující loď s externí nádrží byly výrazně zesíleny, aby poskytovaly potřebnou pevnost v případě vícenásobných poruch hlavního pohonného systému.
Významnou změnou byla možnost opustit nouzovou loď. Vystřelovací sedačky používané ve vojenském letectví nelze použít na raketoplánu, proto byl vyvinut speciální záchranný systém posádky (Inflight Crew Escape System, ICES). Loď přejde do režimu stabilního klouzání na autopilota, poklop vystřelí zpět a posádka se vysune po speciálních vodítkách – tyčích, které je vedou směrem k levému křídlu lodi. Pak přistanou nebo se rozstříknou padáky. I když se zdá, že to lze provést pouze ve výjimečných případech, ve skutečnosti existuje mnoho možností pro vývoj nouzových scénářů, kdy není možné dosáhnout alternativní přistávací dráhy, ale loď zůstává nedotčená a pod kontrolou. Před katastrofou Challengeru se to téměř stalo stejnému raketoplánu během mise STS-51-F , kdy jeden motor SSME selhal 345 sekund po startu. Druhý motor málem vypadl kvůli nefunkčnímu teplotnímu čidlu, jehož údaje byly ignorovány jen díky rychlé reakci specialisty na řízení letu. Pokud by druhý motor selhal 20 sekund po prvním, raketoplán by nestihl nabrat dostatečnou rychlost k překonání Atlantského oceánu. Bez schopnosti se katapultovat by celá posádka zemřela. Po katastrofě Challengeru byla posádka schopna takové nehody přežít. Aby posádka raketoplánu vydržela únik z velké výšky, měla na sobě při vzletu a sestupu speciální záchranné obleky (Advance Crew Escape System Pressure Suit). Před katastrofou byla posádka oblečena pouze v běžných leteckých kombinézách.
Další novinkou byla možnost přistát na východním pobřeží USA (ECAL). Lety s vysokým sklonem oběžné dráhy (například všechny lety raketoplánů k Mezinárodní vesmírné stanici ) by za určitých podmínek mohly být pomocí tohoto typu nouzového přistání přerušeny.
Byla provedena také řada dalších změn, zejména vylepšený software pro řízení zrychlení lodi za různých nouzových podmínek. To zvýšilo šance raketoplánu na dosažení alternativní dráhy v případě jakékoli poruchy hlavního pohonného systému.
Mnohokrát byla diskutována možnost vytvoření systému evakuace posádky, někdy nazývaného nouzový záchranný systém (CAS), pro raketoplán. Po katastrofách raketoplánů Challenger a Columbia se potřeba takového systému ukázala být zřejmá, zejména ve světle skutečnosti, že všechny předchozí americké pilotované kosmické lodě měly SAS, ačkoli potřeba jeho použití nikdy nevznikla. Upravená vystřelovací sedadla z vysokorychlostního průzkumného letounu Lockheed SR-71 byla použita při prvních čtyřech letech raketoplánu s dvoučlennou posádkou a následně odstraněna. Odmítnutí používat a vyvíjet vystřelovací sedadla pro raketoplány bylo způsobeno následujícími důvody:
Alternativou vystřelovacích sedaček mohou být vystřelovací kapsle nebo systém pro střelbu a záchranu celé kabiny lodi. Podobné systémy byly použity na některých vojenských letounech. B-58 a XB-70 Valkyrie měly vystřelovací pouzdra. Některé verze stíhacího stíhacího letounu F-111 a bombardéru B-1 používaly záchranný kokpit.
Stejně jako vystřelovací sedadla je použití únikových modulů pro posádku raketoplánu na střední palubě příliš obtížné kvůli kritickým strukturám lodi kolem.
Vysunutí záchranné kabiny lze použít na mnohem větší ploše letu raketoplánu než vystřelovací sedadla, protože posádka bude chráněna před vysokou teplotou, aerodynamickými rázy a nízkým tlakem. Záchranná kabina by teoreticky mohla být navržena tak, aby vydržela opětovný vstup z oběžné dráhy, i když by to značně zvýšilo její složitost, cenu a hmotnost. Záchranná kabina byla zamítnuta z následujících důvodů:
| Program raketoplánů | ||
|---|---|---|
| Komponenty |
| |
| Orbitery | ||
| startovací komplexy | ||
| Rozvoj | ||
| Rozvržení | ||
| jiný | ||